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L'étoile en fuite pourrait expliquer l'acte de disparition du trou noir

Une star en fuite pourrait expliquer l'acte de disparition du trou noir

Cette illustration montre un trou noir entouré d'un disque de gaz. Dans le panneau de gauche, une série de débris tombe vers le disque. Dans le panneau de droite, les débris ont dispersé une partie du gaz, faisant disparaître la couronne (la boule de lumière blanche au-dessus du trou noir). Crédit: NASA / JPL-Caltech

Au centre d'une galaxie lointaine, un trou noir consomme lentement un disque de gaz qui tourbillonne autour d'elle comme de l'eau entourant un drain. Alors qu'un filet constant de gaz est aspiré dans la gueule béante, des particules ultra-chaudes se rassemblent près du trou noir, au-dessus et en dessous du disque, générant une brillante lueur de rayons X qui peut être vue à 300 millions d'années-lumière sur Terre. Ces collections de gaz ultra-chauds, appelées couronnes de trous noirs, sont connues pour présenter des changements notables de leur luminosité, s'éclaircissant ou s'assombrissant jusqu'à 100 fois à mesure qu'un trou noir se nourrit.


Mais il y a deux ans, les astronomes ont regardé avec admiration les rayons X de la couronne du trou noir dans une galaxie connue sous le nom de 1ES 1927 + 654 disparaître complètement, disparaissant d'un facteur 10 000 en environ 40 jours. Presque immédiatement, il a commencé à rebondir, et environ 100 jours plus tard, il était devenu presque 20 fois plus brillant qu'avant l'événement.

La lumière des rayons X d'une couronne de trou noir est un sous-produit direct de l'alimentation du trou noir, de sorte que la disparition de cette lumière de 1ES 1927 + 654 signifie probablement que son approvisionnement alimentaire avait été coupé. Dans une nouvelle étude dans le Lettres du journal astrophysique, les scientifiques émettent l'hypothèse qu'une étoile en fuite pourrait s'être approchée trop près du trou noir et avoir été déchirée. Si tel était le cas, des débris se déplaçant rapidement de l'étoile auraient pu s'écraser sur une partie du disque, dispersant brièvement le gaz.

"Nous ne voyons pas normalement des variations comme celle-ci dans les trous noirs en accrétion", a déclaré Claudio Ricci, professeur adjoint à l'Université Diego Portales de Santiago, au Chili, et auteur principal de l'étude. «C'était tellement étrange qu'au début, nous avons pensé qu'il y avait peut-être quelque chose qui n'allait pas avec les données. Quand nous avons vu que c'était réel, c'était très excitant. Mais nous n'avions aucune idée de ce à quoi nous avions affaire; personne à qui nous avions parlé n'avait vu quelque chose comme ça. "

Presque toutes les galaxies de l'univers peuvent héberger un trou noir supermassif en son centre, comme celui de 1ES 1927 + 654, avec des masses des millions ou des milliards de fois plus grandes que notre Soleil. Ils se développent en consommant le gaz qui les entoure, autrement connu sous le nom de disque d'accrétion. Parce que les trous noirs n'émettent pas ou ne réfléchissent pas la lumière, ils ne peuvent pas être vus directement, mais la lumière de leurs couronnes et disques d'accrétion offre un moyen d'en apprendre davantage sur ces objets sombres.

L'hypothèse de l'étoile des auteurs est également étayée par le fait que quelques mois avant la disparition du signal des rayons X, les observatoires sur Terre ont vu le disque s'éclairer considérablement dans les longueurs d'onde de la lumière visible (celles qui peuvent être vues par l'œil humain). Cela pourrait résulter de la collision initiale des débris stellaires avec le disque.

Creuser plus profond

L'événement qui disparaît dans 1ES 1927 + 654 est unique non seulement en raison du changement dramatique de luminosité, mais également en raison de la façon dont les astronomes ont pu l'étudier de manière approfondie. La torche de lumière visible a incité Ricci et ses collègues à demander une surveillance de suivi du trou noir à l'aide de l'étoile à neutrons Interior Composition Explorer (NICER) de la NASA, un télescope à rayons X à bord de la Station spatiale internationale. Au total, NICER a observé le système 265 fois en 15 mois. Une surveillance supplémentaire aux rayons X a été obtenue avec l'observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA – qui a également observé le système en lumière ultraviolette – ainsi qu'avec le réseau de télescopes spectroscopiques nucléaires de la NASA (NuSTAR) et l'observatoire XMM-Newton de l'ESA (l'Agence spatiale européenne) XMM-Newton (qui a Participation de la NASA).

Lorsque la lumière des rayons X de la couronne a disparu, NICER et Swift ont observé des rayons X d'énergie plus faible du système de sorte que, collectivement, ces observatoires ont fourni un flux continu d'informations tout au long de l'événement.

Bien qu'une étoile rebelle semble le coupable le plus probable, les auteurs notent qu'il pourrait y avoir d'autres explications à cet événement sans précédent. Une caractéristique remarquable des observations est que la baisse globale de la luminosité n'a pas été une transition en douceur: au jour le jour, les rayons X à faible énergie détectés ont montré une variation dramatique, changeant parfois la luminosité d'un facteur 100 en aussi peu que huit heures. Dans les cas extrêmes, les coronas des trous noirs sont connus pour devenir 100 fois plus lumineux ou plus sombres, mais sur des échelles de temps beaucoup plus longues. Ces changements rapides survenant continuellement pendant des mois étaient extraordinaires.

"Cet ensemble de données contient de nombreuses énigmes", a déclaré Erin Kara, professeur adjoint de physique au Massachusetts Institute of Technology et co-auteur de la nouvelle étude. "Mais c'est excitant, car cela signifie que nous apprenons quelque chose de nouveau sur l'univers. Nous pensons que l'hypothèse de l'étoile est bonne, mais je pense aussi que nous allons analyser cet événement pendant longtemps."

Il est possible que ce type de variabilité extrême soit plus courant dans les disques d'accrétion de trous noirs que les astronomes ne le pensent. De nombreux observatoires en fonctionnement et à venir sont conçus pour rechercher des changements à court terme dans les phénomènes cosmiques, une pratique connue sous le nom d '«astronomie du domaine temporel», qui pourrait révéler plus d'événements comme celui-ci.

"Cette nouvelle étude est un excellent exemple de la manière dont la flexibilité dans la planification des observations permet aux missions de la NASA et de l'ESA d'étudier des objets qui évoluent relativement rapidement et de rechercher des changements à long terme dans leur comportement moyen", a déclaré Michael Loewenstein, co-auteur de l'étude et un astrophysicien pour la mission NICER au University of Maryland College Park et au Goddard Space Flight Center (GSFC) de la NASA à Greenbelt, Maryland. "Ce trou noir d'alimentation reviendra-t-il à l'état dans lequel il était avant l'événement de perturbation? Ou le système a-t-il été fondamentalement changé? Nous continuons nos observations pour le découvrir."


Dans un premier temps, les astronomes regardent la couronne d'un trou noir disparaître, puis réapparaître


Plus d'information:
C. Ricci et coll. La destruction et la recréation de la couronne de rayons X dans un noyau galactique actif au look changeant, Le journal astrophysique (2020). DOI: 10,3847 / 2041-8213 / ab91a1

Fourni par
Centre de vol spatial Goddard de la NASA

Citation:
La star de Runaway pourrait expliquer l'acte de disparition du trou noir (17 juillet 2020)
récupéré le 17 juillet 2020
depuis https://phys.org/news/2020-07-runaway-star-black-hole.html

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